物理優(yōu)秀教學(xué)論文談?wù)劅崃�學(xué)第二定律的教學(xué)

　　熱力學(xué)第二定律表明自然界中一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都是不可逆的。不可逆過程指的是系統(tǒng)經(jīng)歷一個過程后，需要借助外界的幫助才能（即不能自發(fā)的）重新回到原來狀態(tài)從而給外界留下痕跡，這樣的過程稱為不可逆過程。自然界中關(guān)于不可逆的過程有許多，例如，水往低處流，但水不能自發(fā)的從低處往高處流，必須借助幫助例如抽水機，但卻消耗了電能，給外界留下了痕跡，說明水的流動具有方向性。又例如熱量從高溫向低溫傳遞，但熱量不能自發(fā)從低溫向高溫傳遞，必須借助外界的幫助從而給外界留下痕跡。再例如物體在粗糙平面上滑行最終靜止，動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，接觸面溫度升高，但此時內(nèi)能不可能自發(fā)的轉(zhuǎn)化為機械能，使得接觸面溫度降低，物體的動能變大，系統(tǒng)回到原來的狀態(tài)。當(dāng)然，借助外界的幫助可以實現(xiàn)這個過程，但要引起外界的變化。種種現(xiàn)象表明，自然界有許多的宏觀過程具有方向性。

　　對于熱力學(xué)第二定律，學(xué)生總是有這樣以下誤解，有必要進行澄清和鞏固理解。

　　首先認為宏觀過程的方向性指的是系統(tǒng)可以從一個狀態(tài)向另一個狀態(tài)轉(zhuǎn)變，但不能從該狀態(tài)回到原來狀態(tài)，對熱力學(xué)第二定律成立的條件理解不夠。例如，認為熱量可以從高溫向低溫傳遞，但不能從低溫向高溫傳遞，實際上，該過程是可以實現(xiàn)的，只不過不是自發(fā)的，而是借助外界的幫助才能實現(xiàn)，這才是熱力學(xué)第二定律要告訴我們的信息。在這里，以冰箱的工作原理為例子來幫助學(xué)生理解。冰箱是通過消耗電能，壓縮工作物質(zhì)，通過工作物質(zhì)把熱量從低溫傳向高溫，在這里展現(xiàn)了低溫向高溫傳遞熱量過程的可實現(xiàn)性，但條件是什么，是消耗了電能，給外界造成影響，因而這一過程不是自發(fā)的，是不可持續(xù)的。

　　其次要強調(diào)的是熱力學(xué)第二定律與第一定律的關(guān)系。從一個過程到另一個過程盡管不違反熱力學(xué)第一定律，但卻違反熱力學(xué)第二定律。例如第二類永動機，它從單一熱源吸收熱量完全轉(zhuǎn)變?yōu)楣�，不引起其他變化。如果能實現(xiàn)，則可造這樣的一臺機器，直接從海水中吸收熱量用來全部做功，解決能源的短缺問題。在這個過程中，吸收的熱量轉(zhuǎn)變成了功，是遵守?zé)崃�學(xué)第一定律的，但該過程要引起外界的變化，是不可持續(xù)的。這樣，進一步鞏固了宏觀過程的方向性問題。

　　再次要指出的是熱力學(xué)第二定律表述的普遍性，因為具有方向性的宏觀過程是普遍存在的，因此，可以針對每一現(xiàn)象對熱力學(xué)第二定律進行表述，例如可以表述成第二類永動機不可制成，不可能使墨水在水中擴散后完全恢復(fù)而不引起外界的任何變化，不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體而不引起其他變化，不可能使燃燒后的紙完全恢復(fù)而不引起其他變化……這樣，就進一步表明了自然界中具有方向性的宏觀過程是普遍存在的，加深了熱力學(xué)第二定律的理解和應(yīng)用。

　　最后，由于熱力學(xué)第二定律描述的是物理過程的因果轉(zhuǎn)化關(guān)系，具有一定的推理性，比較抽象，學(xué)生理解有誤差乃至不能應(yīng)用是很自然的，教師應(yīng)從多個角度剖析，校正理解的偏差，鞏固理解，加強應(yīng)用，方能達到教學(xué)的目標。

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